习题解答6

习题解答：

1． 配平下列离子反应方程式(酸性介质) 解：

(1) IO3- + I-→ I2

IO3- + 5I- + 6H+ =3I2 +3H2O

(2) Mn2+ + NaBiO3 → MnO4- + Bi3+

2Mn2+ + 5NaBiO3 +14H+= 2MnO4- + 5Bi3+ +7H2O+ 5Na+

(3) Cr3+ + PbO2→ Cr2O72- + Pb2+

2Cr3+ +3 PbO2+ H2O = Cr2O72- +3 Pb2+ + 2H+

(4) HClO + P4→ Cl- + H3PO4

10HClO + P4+ 6H2O = 10Cl- +4 PO43-+ 22H+

2. 配平下列离子反应方程式(碱性介质)

(1) CrO42- + HSnO2- → CrO2- + HSnO3-

2H2O+CrO42-+3e- = CrO2-+4OH-

+)2OH-+HSnO2- = HSnO3-+H2O+2e- x3

2CrO42-+3HSnO2-+H2O = 2CrO2-+3HSnO3-+2OH-

(2) H2O2 + CrO2-→ CrO42-

3H2O2 + 2CrO2- + 2OH- = 2CrO42-+ 4H2O (3) I2 + H2AsO3- → AsO43- + I-

I2 + H2AsO3- + 4OH- = AsO43- + 2I-+ 3H2O (4) Si + OH- → SiO32- + H2 Si + 2OH- + H2O=SiO32- + 2H2 (5) Br2 + OH- → BrO3- + Br-

3Br2 + 6OH- = BrO3- + 5Br-+ 3H2O

3. 某原电池中的一个半电池是有金属钴(Co) 浸在1.0 mol∙L-1 Co2+ 溶液中组成的；另一半电池则由铂(Pt) 片浸入1.0 mol∙L-1 Cl- 的溶液中，并不断通入Cl2 (p(Cl2)为101.325 kPa) 组成。实验测得电池的电动势为1.63 V；钴电极为负极。已知°Cl2/Cl- = 1.36V, 回答下列问题：

⑴ 写出电池反应方程式。 ⑵ °Co2+/Co为多少？

⑶ P(Cl2)增大时,电池的电动势将如何变化？

⑷ 当Co2+浓度为0.010 mol∙L-1,电池的电动势是多少？ 解：

⑴ (-) Co| Co2+|| Cl-| Cl2|Pt(+)

Cell reaction: Co+ Cl2 = Co2+ + 2Cl- (2)ε°= °Cl2/Cl- - °Co2+/Co °Co2+/Co =°Cl2/Cl- -ε=1.36 – 1.63 = -0.27(V)

1

(3) P(Cl2)增大时, 正极的Cl2/Cl- 增大，电池的电动势将增大。

2+

(4) Co2+/Co =°Co2+/Co + (0.0591lg[Co])/2 = -0.27 - 0.0591 = -0.3291(V) ε= °Cl2/Cl- -  Co2+/Co = 1.36 –(-0.3291) =1.61(V)

4.已知电对 H3AsO3 + H2O = H3AsO4 + 2H++ 2e-, ° = +0.559V; 电对3I- = I-2 + 2e-, °= 0.535 V,计算下列反应的平衡常数: H 3AsO3 + H2O + I3- = H3AsO4 + 3 I- + 2H+

并说明如果溶液的 [H+] = 1.010-7mol∙L-1，反应朝什么方向进行？如果溶液中的 [H+] = 6 mol∙L-1,反应朝什么方向进行？

解: H 3AsO 3 +H2O+ I3- = H3AsO4+ 3 I- +2H+

相应的原电池为 (-)Pt|H3AsO3,H3AsO4||I3,I|Pt (+)

lgK2(=

I3/IH3AsO43/H3AsO3)0.0591=-0.8122

K=0.1

解法一：

+

-7

mol∙L-1

, Q=1(107)2当[H]=1.0101＜ K, 反应正向进行,

+

]=6 mol∙L-1

时，Q =162[H1=36 > K, 反应逆向进行。

解法二：当[H]=1.010-7 mol∙L-1时，I2/I =I/I3=0.535

0.0591[H]2H3AsO4/H3AsO3=H3AsO4/H3AsO3=

2lg11=0.1453V I2/I>H3AsO4/H3AsO3,反应正向进行。

当[H]=6 mol∙L-1时，0.0591H3AsO4/H3AsO3=0.559+2lg36=0.559+0.046=0.605V 此时，I2/I＜H3AsO4/H3AsO3反应逆向进行。

5. 已知溴在酸性介质中的电势图为

1.76 1.49 1.59 1.07

BrO4- BrO3-HBrOBr2Br-

试回答（1）溴的哪些氧化态不稳定易发生歧化反应？(2)电对BrO3- / Br-的°值。 解：（1）HBrO不稳定易发生歧化反应。 (2)°BrO3- / Br- =（ 1.49×4 + 1.59×1 +1.07×1）/6 = 1.44(V)

2

6. 酸性溶液中，钒的电势图如下： +0.36 V -0.25 V +1.00 V -1.2 V +2+ 3+

VO2───── VO───── V───── V2+ ───── V 并已知 ° Sn2+/Sn = -0.14 V Zn2+/Zn = -0.76 V，° ° O2/H2O = 1.229 V Fe3+/Fe2+ = 0.77 V，°求：（1）°VO2+/ V2+；

V2+，VO2+V3+，应分别选择哪个还原剂？ (2) 欲使VO2+(3) 低氧化态钒V2+ 在空气中是否稳定? 解： （1）°（VO2+/ V2+）=（0.36×1- 0.25×1）/2 =0.055(V) (2) °（VO2+/ V2+）= (1.00×1 +0.36×1-0.25×1)/3 = 0.37(V) °（VO2+/ V3+）= (1.00×1 +0.36×1)/2 = 0.68 (V)

V2+，可选择Zn作为还原剂； 欲使VO2+V3+，应选择Sn作为还原剂。 欲使VO2+

(3) 低氧化态钒V2+ 在空气中不稳定，因为° O2/H2O = 1.229 V >° V3+/V2+ = -0.25 V，空气中

2+3+

的氧可将V氧化为V.

7. 已知：Co3+ + e = Co2+ ° = 1.82 V



Cl2 + 2e = 2Cl ° = 1.36 V

从 ° 值可以看出Cl2 不能氧化Co2+ 离子。在制备Co(OH)3时，是用CoCl2溶液加

-44

NaOH，加氯水制得的。试用计算说明之。（已知：KSP°(Co(OH)3) = 1.6  10，KSP°(Co(OH)2) = 1.6  10-15）

3+2+

解：∵ Co3+/Co2+ =°Co3+/Co2+ + 0.0591lg[Co]/[Co] = 1.82 + 0.0591 lg [KSP°(Co(OH)3)/ KSP°(Co(OH)2) ] =1.82 + 0.0591 lg(1.6  10-44/1.6  10-15)

=1.82 + 0.0591×(-29) =1.82-1.714 = 0.1061 (V) =°Co(OH)3/Co(OH)2 °Cl2/Cl- = 1.36 V > °Co(OH)3/Co(OH)2= 0.1061V

∴Cl2能够将Co(OH)2氧化为Co(OH)3，即下面的反应能够自发进行： CoCl2 + OH- +Cl2 = Co(OH)3 + Cl-

8．写出过量铁粉被盐酸氧化以及过量铁粉在碱性条件下被空气氧化生成Fe(OH)2沉淀的离子反应方程式，并利用有关标准电极电势及其它数据，计算平衡常数。(°Fe2+/Fe =-0.44V ,

-16

°Fe(OH)2/Fe = -0.877V, °H2O/O2=0.401V , KSP°(Fe(OH)2)= 8×10 ) 解： Fe + 2H+ = Fe2++ H2 lg K = 2(°H+/H2-°Fe2+/Fe)/0.0591 = 2×0.44 /0.0591 = 14. K =1014. = 7.77×1014

2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2

lg K = 4(°H2O/O2 -°Fe(OH)2/Fe)/0.0591 = 4(0.401 +0.877)/0.0591 = 86.497 K =1086.497 = 3.14×1086

若反应方程式写成：Fe +H2O + 1/2O2 = Fe(OH)2

lg K = 2(°H2O/O2 -°Fe(OH)2/Fe)/0.0591 = 2(0.401 +0.877)/0.0591 = 43.249 K =1043.249 = 1.78×1043

可见，铁粉在碱性条件下被空气氧化的反应自发进行的趋势更大。

3

9. 过量的铁屑置于0.05 mol∙L-1 Cd2+溶液中，平衡后Cd2+的浓度是多少？(已知°Fe2+/Fe = -0.44V，°Cd2+/Cd = -0.40V)

解： Fe + Cd2+ = Cd + Fe2+ t/ mol∙L-1 0.05

te/ mol∙L-1 x 0.05-x K =[ Fe2+]/[ Cd2+]= 0.05-x/x

lgK = 2 (°Cd2+/Cd -°Fe2+/Fe) /0.0591 = 2 (-0.40 + 0.44)/0.0591 = 1.3536 K = 101.3536 =22.57

∴0.05-x/x =22.57 , 解之x = 0.00212(mol/L) 答：平衡后Cd2+的浓度是0.00212mol/L.

10．粗铜片中常含有杂质Zn, Pb, Fe, Ag等，将粗铜作阳极，纯铜作阴极，进行电解精练，99.99% 的铜，试用电极电势说明这四种杂质是怎样和铜分离的。 解：°Zn2+/Zn＝-0.76Ｖ，°Pb2+/Pb＝-0.126V， °Fe2+/Fe＝-0.44V，均小于°Cu2+/Cu＝0.34V，所以，粗铜作阳极电解时,Zn, Pb, Fe和Cu一起溶解到溶液中，成为相应的离子, 阴极上Cu优先得电子析出，Zn

22,Pb

2,Fe

2留在溶液中而与铜分离。

°因此粗铜中含有的Ａg不溶解，成为阳极泥而与铜分Ag+/Ag＝0.7994V ＞°Cu2+/Cu＝0.34V，

离．

⑤ 已知：EOØ2/H2O,H=1.229V

2H2O的E=？

求O2+4H+（pH=7）+4e（设PO2=10PØ） ⑥ 已知：S+2e

－

S2- EØ=－0.508V

－15

H2S∶K1=1.0×108， K2=1.0×10求S+2H++2e

ØH2S（0.10 mol·11）的EØ

－－

⑦ 已知EH/H=0.00V KHAc=1.8×105

2求EHAC/H

Ø2,Ac=？

4